L’energia solare rappresenta senza ombra di dubbio il futuro della produzione energetica: pulita, sicura, sostenibile, è una risorsa preziosissima in un mondo che oggi più che mai ha un disperato bisogno di produrre energia senza impattare l’ambiente. Al cuore di questa rivoluzione verde si trovano le celle solari fotovoltaiche al silicio, dei dispositivi progettati per convertire la luce solare in energia elettrica. Si tratta soltanto di uno dei vari tipi di strumenti esistenti per la produzione di energia solare a nostra disposizione, scopriamo qui di seguito il loro funzionamento.
Indice
Quali sono le componenti dei pannelli solari
A cosa serve il silicio nei pannelli fotovoltaici
Le caratteristiche dei pannelli solari monocristallini
Quali sono le componenti dei pannelli solari
Prima di analizzare più nel dettaglio i pannelli solari al silicio vediamo in generale come questi dispositivi sono strutturati. Ogni pannello solare è costituito dai seguenti elementi:
- Una di appoggio
- Etilen Vinil Acetato (EVA)
- La fotovoltaica
- Vetro temprato
- Una cornice di alluminio
- Una scatola di ingiunzione
Ogni singolo elemento è riciclabile al 100% il che (e non è un fattore da poco) rende i pannelli solari a impatto quasi zero.
A cosa serve il silicio nei pannelli fotovoltaici
Il silicio è un materiale fondamentale per i pannelli solari, nonché il secondo elemento più abbondante nella crosta terrestre dopo l’ossigeno. Caratterizzato da una capacità semiconduttiva, riesce a catturare in modo particolarmente efficente l’energia solare. Il silicio è capace di convertire immediatamente l’energia solare in energia elettrica: le celle solari di cui è composto, inoltre si possono suddividere in varie tipologie, vale a dire:
- Le celle fotovoltaiche in silicio monocristallino sono caratterizzate da un’organizzazione atomica che forma un singolo cristallo, assumendo la forma di un lingotto.
- Le celle fotovoltaiche in silicio policristallino presentano una disposizione atomica in cui gli atomi di silicio si aggregano in più cristalli uniti tra loro.
- Nelle celle fotovoltaiche a film sottile, si utilizzano materiali semiconduttori diversi, che vengono posizionati su una lastra di vetro o metallo.
In linea generale gli esperti considerano i pannelli a silicio monocristallino quelli più efficienti in assoluto: inoltre, tra i vantaggi che offrono c’è il fatto che occupano meno spazio di tutti. Per questi motivi si tratta dei dispositivi più diffusi e apprezzati per la produzione di energia solare.
Il silicio di grado solare
Abbiamo visto in precedenza come il silicio sia uno degli elementi più abbondanti sulla Terra, ma va ricordato che quello utilizzato nei pannelli solari è una particolare “varietà”, se così la possiamo definire. Prima di potere utilizzare del silicio grezzo (quello che si trova, ad esempio, nella sabbia) per un pannello solare è necessario sottoporlo ad un preciso processo di lavorazione, che lo andrà a raffinare. A seconda del relativo grado di purezza si potrà andare ad usare in vari settori (non solo quello solare, dunque, ma anche quello metallurgico, elettronico etc).
Nel concreto, quello che viene utilizzato per i pannelli fotovoltaici è il cosiddetto silicio di grado solare, un elemento meno raffinato rispetto a quello utilizzato nel settore elettronico ma con una purezza maggiore rispetto, per esempio, a quello sfruttato nella produzione metallurgica.
La maggior parte dei pannelli solari utilizza il silicio cristallino come materiale di base, tuttavia, esso varia in termini di purezza e, di conseguenza, di efficienza. Il costo dei pannelli e delle celle solari è di conseguenza spesso determinato dalla purezza del silicio, poiché i processi di produzione possono essere più o meno complessi e più o meno onerosi. Per quanto riguarda l’installazione di pannelli solari per utilizzi domestici, al di là delle diverse opzioni di design, si possono fondamentalmente distinguere due tipologie principali: i pannelli solari in silicio monocristallino e quelli in silicio policristallino. Va notato che esistono anche i pannelli solari in silicio amorfo, anche se sono meno diffusi.
Le caratteristiche dei pannelli solari monocristallini
Le celle fotovoltaiche realizzate con silicio monocristallino presentano tipicamente un colore uniformemente scuro e sono costituite da sottili “wafer” di silicio a fette su cui vengono installati i circuiti integrati. Come anticipato, questa tecnologia offre notevoli vantaggi, tra cui l’efficienza: si tratta dei pannelli solari più performanti impiegati negli impianti fotovoltaici residenziali.
Le celle di silicio monocristallino vantano un rendimento che oscilla tra il 19% e il 21%. Questo valore rappresenta la percentuale di energia solare assorbita che viene effettivamente convertita in energia elettrica. Grazie a questa elevata efficienza, i pannelli monocristallini richiedono meno spazio per ottenere la stessa potenza rispetto a moduli meno efficienti.
Un pannello monocristallino solitamente comprende un numero variabile di celle, nella maggior parte dei casi se ne contano tra 60 e 72, con la configurazione a 72 celle che è in realtà quella più comune in assoluto. Questi pannelli possono generare una potenza di picco che va dai 120 ai 300 watt. Inoltre, i pannelli in silicio monocristallino sono noti per la loro durabilità, con un ciclo di vita utile che si attesta intorno ai 25 anni.
